超声波对粗粒高灰煤泥浮选效果的影响研究

柳开芳，叶 艳，令狐丹，马祥串

(六盘水师范学院化学与材料工程学院，贵州 六盘水 553000)

我国南方的贵州省是煤炭资源的大省，其煤炭储存量约是南方12个省的煤炭量(市、自治区)[1-2]。2012年，贵州煤炭开采量为1.8亿t，占全国煤炭产量的4%，位居全国第四，预计2015年末煤炭产量将达到2.5亿吨。然而，贵州省煤炭入洗率非常低，在2010年末原煤入洗量仅为2765.8万吨，仅占原煤入洗率的17.3%。根据《贵州省“十二五”能源发展专项规划》的要求，2015年末贵州省的原煤入洗率要达到70%[3]。然而，随着采煤机械化程度的提高以及煤炭资源禀赋的恶化，高灰细粒煤泥浮选提质将面临更加严峻的挑战。主要问题表现如下：细粒级比例增加、高灰细泥量陡增，从而使得浮选精煤灰分居高不下，难以达标；选煤厂为保证最终精煤灰分，只能以牺牲精煤产率为代价，这将有损选煤厂的经济效益[4-5]。与此同时，随着进口优质煤炭的大量涌入，国内煤炭产能过剩，煤炭经济效益日益低迷，加之我国对洗煤厂生产过程中的环保设施要求越来越严格，进而使得目前洗煤厂经济效益雪上加霜。因此，寻找更优的分选提质手段，强化高灰细粒煤泥的分选效率，降低分选成本势在必行。

1 实验材料和方法

1.1 实验材料

本文采用的浮选煤泥来自贵州省六盘水市某选煤厂，全粒度级煤泥的工业分下如表 1所示。由表 1可知，原煤的煤泥灰分高达43.05%，挥发分很低，为14.78%，属于焦煤煤种。煤泥全粒度级筛分试验结果如表 2所示。由表 2可知，原煤煤泥中的0.50～0.20 mm含量高达49.26%，为煤泥的主导粒度级，同时此粒度级的灰分高达45.74%，略高于原煤煤泥灰分。因此，粗粒粒度级煤泥的浮选效果直接影响到原煤泥的整体浮选实验效果，故本文采用超声波对粗粒度级的煤泥进行处理，以改善其浮选效果。

表1 高灰煤泥工业分析(空气干燥基，%)

表2 高灰煤泥筛分试验(空气干燥基，%)

1.2 实验方法

1.2.1 超声波处理

本文采用的超声波频率为60 MHz，水温为20 ℃，功率为100 kW，超声波预处理时间分别为0 min，4 min，8 min,12 min和16 min。实验过程把实验煤样平均分成2份，分别放于500 mL的烧杯中，然后进行超声波预处理。

1.2.2 浮选实验

本采用的浮选机为XDF型号的浮选机，浮选槽为0.5 L，充气量为40 L/h，浮选矿浆浓度为60 g/L。浮选前矿浆预润湿2.0 min，然后加入捕收剂量为0.4 kg/t后搅拌2 min，再加入起泡剂100 g/t，搅拌10 s后打开气阀进行浮选实验，实验刮泡时间为2 min。

图1 超声波预处理后煤泥浮选效果

2 浮选实验结果与讨论

超声波预处理后的浮选实验结果如图1所示。随着超声波预处理时间由0 min增加到8 min，浮选精煤的产率由51.20%增加到57.29%，浮选精煤灰分由13.27%降低到12.30%。此后，随着超声波处理时间的进一步增加，浮选精煤的灰分略微降低到最低12.11%，而精煤产率降低较大，降低到51.98%。整个超声波处理过程中，浮选可燃体回收率变化不大，基本维持在80.0%左右。在超声波处理时间为8 min时，精煤的可燃体回收率达到最大值为83.44%。

3 结论

超声波预处理可以显著改善粗粒煤泥的浮选效果。超声波处理时间为8 min时，精煤的可燃体回收率达到最大值为83.44%，精煤产率为57.29%，灰分为12.30%。当超声波处理时间增加到12 min时，虽然得到的浮选精煤灰分最低为12.11%，但精煤产率仅为51.37%。因此，超声波对粗粒煤泥浮选效果作用最佳的时间为8 min。